金纳米粒子复合材料的设计及应用研究

发布时间：2018-06-17 06:24

本文选题：金纳米粒子 + 复合材料　；参考：《吉林大学》2017年博士论文

【摘要】：21世纪以来,纳米材料的研究得到了长足的发展,被广泛应用在生物、化工、电子等多个不同的领域。其中金纳米粒子以其独特的力、热、光、表面等离子体等性质,在传感、检测、器件及生物医学领域有着广泛的应用。但单纯金纳米粒子易团聚,这限制了进一步的应用,因此通常将金纳米粒子固定到其他材料中形成复合材料。复合材料不仅具有金纳米粒子的性质,同时也具有分散材料的特性,材料间的相互作用也可能使复合材料产生更多的特性,这就增加了复合材料的应用领域。对复合材料的制备和应用的探索从未停止,但如何获得更多类型的复合材料仍旧是一个值得关注的问题,同时如何充分利用复合材料的多种性质也是值得长期探索的内容。本文中基于金粒子的特性,我们分别利用光还原法、离心、一锅法等不同的方法制备了三种金纳米粒子的复合材料,并探索了复合材料在污染治理、微喷气驱动器件等领域的应用。具体工作及结果分成以下四个部分:1.将Au纳米粒子修饰到四氧化三铁和石墨烯氧化物表面,得到了具有磁响应性和催化性能的纳米复合材料。自然光还原的方法不使用还原剂和连接剂,成本低。通过对其光谱的分析,确定了复合材料的真实性和有效性。复合材料能够实现不同类型的污染(水不溶的油和染料污染)的处理。这种复合材料在微喷气马达、燃料电池领域有着巨大的应用前景。2.制备了能够通过激光进行形状加工的多孔Au/Ag合金复合结构,并由此发展了一种利用PVP制备花状的银粒子的方法。首先通过离心及蒸发组装的方式形成聚合物/金属薄膜,用退火的方式制备了具有广泛孔分布的无支撑多孔金属膜,这种制备多孔材料的方法简单、低成本、普适性高。无支撑多孔薄膜具有良好的多级孔分布和高的比表面积,并具有能够实现亲水与疏水的可逆调节表面,同时也能实现水在多孔膜的自由通过,这十分有利于过滤等应用的实现。这种方法拓展了多孔金属材料的制备途径并为多孔器件制备提供了条件。3.对金棒-二氧化硅非对称结构的吸收特性进行了分析,搭建了光热平台进行复合材料光热性能的研究,并通过一锅法制备了由金纳米球和介孔二氧化硅组成的非对称结构纳米复合粒子。这种金球-二氧化硅非对称复合结构中,二氧化硅棒尺寸均匀,分布在一端的金纳米粒子尺寸为2~10 nm,金纳米粒子之间具有良好的分散性,并具有较高的催化活性。这种非对称复合结构在制备微喷气驱动器件领域有着巨大的应用价值。4.利用金球-SiO_2非对称粒子制备了一种新型的多液体驱动的气泡推动的微喷气马达。分析了马达的运动速度与液体浓度的关系。观察了微喷气马达的运动方式并采用激光烧蚀的方式获得仅有位移运动形式的马达。这种由金粒子复合材料构成的马达相比于使用镁或铝制备的马达具有较高的抗氧化性和稳定性,同时具有多次使用的能力,在环境和生物等多个领域具有良好的应用前景。综上所述,我们设计了三种金纳米粒子复合材料并研究了复合材料各自的性质,探索了复合材料在污染治理、微喷气马达等多个领域的应用,为微驱动器件的制备开拓了思路。本论文的工作拓展了金粒子复合功能材料的制备方法并对复合材料在多个领域的应用进行了有益的探索。
[Abstract]:The research of nano materials has been widely used in the fields of biology , chemistry , electronics and so on . It has been widely used in the fields of biology , chemistry , electronics and so on . Three kinds of gold nanoparticle composite materials are designed and their properties are studied . The application of composite materials in many fields , such as pollution control , micro - jet motor and so on , is explored . The preparation method of the composite functional materials is expanded , and the application of the composite material in various fields has been explored .
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB383.1;TB33

【相似文献】